DIPLOM (722187)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Разработка вторичного стабилизированного источника электропитания постоянного тока

Техническое задание.

Исходные данные.

Первичный источник питания - трехфазный генератор переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

1) Минимальная частота вращения генератора

nmin, об./мин. 1000

2) Максимальная частота вращения генератора

nmax, об./мин. 2000

3) Число пар полюсов, р 6

4) Диапазон входного напряжения Uвх., В 30-60

5) Номинальное выходное напряжение Uн., В 28

6) Номинальная мощность нагрузки Рн., Вт 250

7) Минимальная мошность нагрузки Рн мин., Вт 0

8) Амплитуда пульсаций напряжения на нагрузке, Uвыхм, В 0.1

9) Всплеск выходного напряжения при скачкообразном

уменьшении мощности на нагрузке от Рн до Рн мин., В 1

10) Допустимое отклонение выходного напряжения в установившемся режиме в процентах от номинального

значения , % 1

11) Температура окружающей Среды, С -60 - +60

12) Влажность воздуха, % 98

13) Срок службы, лет 10

14) КПД стабилизатора п более , % 90

Гальваническая развязка между первичным источником

питания и нагрузкой не требуется.

Разработка электрической схемы импульсного стабилизатора напряжения.

Анализ технического задания.

Стабилизатор напряжения - это устройство, поддерживающее неизменным напряжение на своем выходе, т.е. на нагрузке, при изменении входного напряжения и тока нагрузки.С точки зрения режима работы регулирующего элемента стабилизаторы напряжения разделяют на непрерывные ( регулирующий элемент работает в линейном режиме ) и дискретные ( регулирующий элемент работает в ключевом режиме ). Непрерывный стабилизатор напряжения не имеет смысла выбирать , так как его главным недостатком явлиется низкий КПД .Следовательно, свой выбор остановим на дискретном стабилизаторе напряжения. Дискретные стабилизаторы напряжения делятся на релейные и импульсные. Релейный стабилизатор работает в режиме автоколебаний, частота и амплитуда которых зависит от значений внешних возмущающих воздействий (входного напряжения и тока нагрузки ), что является главным его недостатком. Наличие в системе питания автоколебаний может привести к неустойчивой работе некоторых систем, являющихся потребителями этой энергии. Поэтому в качестве стабилизирующего источника вторичного электропитания выбираем импульсный стабилизатор напряжения, характеризующийс тем, что у него частота коммутаций регулирующего транзистора постоянна и регулирующий транзистор управляется от модулятора ширины импульса ( МШИ ), т.е.стабилизация входного напряжения осуществляется за счет изменения времени нахождения транзистора в открытом состоянии.

Т.к. в техническом задании указан диапазон изменения входного напряжения : 30-60 В, а значание выходного напряжения : 28 В и не требуется гальванической развязки между первичным источником питания и нагрузкой, то выбираем импульсный стабилизатор напряжения понижающего типа.

Электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа.

Iп.ср. Iк L Iн

VT

Iсп IL

СУ

Uп VD

Сп Iд Iсн Сн Uн Rн

Рис.4

В импульсном стабилизаторе напряжений регулирующий элемент транзистор ( VT ) работает в режиме переключений.VT коммутируется с постоянной и высокой частотой. Регулирование напряжения на нагрузке осуществляется за счет изменения времени включения VT . Когда VT включен, конденсатор Сн заряжается, и ток течет по контуру, показанном на рис.5а.

Сп Сн Rн

Рис.5а.

Происходит накопление электромагнитной энергии в дросселе и конденсаторе, при этом в дросселе возникает ЭДС самоиндукции Ulнак.Энергия источника питания передается в нагрузку.

При выключении VT ток в дросселе мгновенно упасть не может: он медленно уменьшается, что приводит к возникновению ЭДС рассасывания Ul рас., препятствующей уменьшению тока.Если бы не было диода VD при большой скорости выключения VT , то Uрас. достигла бы большой величины, т.к. по формуле:

Ul = L*di

dt

При наличии VD, как только Ul рас. достигнет величины Uvd+Uн пр то образуется контур для рассеивания накопленной в дросселе энергии, и под действием Ul ток потечет по контуру, показанном на рис.5б. Накопленная в элементах L и Сн энергия передается в нагрузку. Осциллограммы работы стабилизатора напряжения показаны на рис.6.

V D Cн Rн

Рис.5б.

U вх

Uп

t

U кэ

Uкэн Uп-Uд пр.

U L

ULнак

UL расс.

U д Uд пр.

Uп-Uкэн

I к

I д

I L

Рис.6.

Временем включенного состояния VT управляет модулятор ширины импульса ( МШИ ). Это устройство, преобразующее сигнал постоянного тока в последовательность импульсов неизменных высоты и периода следования. Классическая структура МШИ приведена на рис.7.

Она состоит из :

1) генератора тактовых импульсов ( ГТИ ), вырабатывающего короткие импульсы стабильной частоты, а следовательно и постоянного периода следования;

2) генератора пилообразного напряжения ( ГПИ ), который запускается импульсами ГТИ .После прихода каждого короткого импульса ГТИ появляется линейно нарастающее напряжение, которое с приходом очередного импульса быстро падает до нуля и потом снова начинает нарастать;

3) компаратора (К), на инвертирующий вход которого подается пилиобразное напряжение, а на неинвертирующий вход - сигнал постоянного тока, который является входным для МШИ.

На рис.8 показаны сигналы на входах компаратора и выходной сигнал МШИ. На участке (0 - t1) напряжение на неинвертирующем входе компаратора, равное Uвх.мши, больше пилообразного напряжения на инвертирующем входе. Следовательно на выходе компаратора будет положительный сигнал, равный Е пит.. На участке (t1 - t2) пилообразное напряжение выше, чем постоянный входной сигнал, и напряжение на выходе компаратора будет отрицательным.

Uтг Uгпн

ГПН

ГТИ

t t

т

Епк

K Uвых.мши

Uвх. мши Епк

Uвых.мши

t

T

Рис.7.

Uвх.мши Uвх.мши Uгпн

Uгпн

t

Uвых.мши

t

0 t1 t2

Рис.8.

Расчет силовой части стабилизатора

Uкэ

tи tп t

T

Среднее значение напряжения на нагрузке зависит от соотношения между временем нахождения транзистора в открытом tи и закрытом tп состояниях.

Период коммутации равен : T = tи + tп .

Частота коммутации : f = 1/T = 1/(tи + tп).

Отношение длительности открытого состояния транзистора, при котором генерируется импульс длительностью tи , к периоду T называется коэффициентом заполнения : = tи / Т = tи*f .

Схема управления стабилизатора подает на транзистор управляющие сигналы постоянной частоты. Из рекомендаций по проектированию импульсного стабилизатора напряжения, отраженных в литературе, предварительно выбираем тактовую частоту равной 20 кГц. Так как повышение частоты ведет к уменьшению массы и размеров реактивных элементов системы ( индуктивность дросселя и емкость конденсаторов можно уменьшить, увеличивая частоту переключений ). Однако дальнейшее увеличение частоты потребует применения высокочастотных элементов, что повысит себестоимость стабилизатора. Также увеличение частоты ведет к уменьшению емкости конденсаторов, КПД системы падает.

Принцип действия и функциональная схема импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа

Функциональная схема импульсного стабилизатора напряжения

Импульсный стабилизатор обычно строят на базе однотактных бестрансформаторных преобразователей, а также однотактных и двухтактных преобразователей с трансформаторным разделением цепей. Однотактные бестрансформаторные преобразователи используются, как правило, повышающего и понижающего типов. Двухтактные преобразователи с трансформаторным разделением цепей отличаются друг от друга местом включения дросселя и алгоритмом переключения транзисторов. Обобщенная функциональная схема однотактного бестрансформаторного преобразователя со стабилизацией выходного напряжения представлена на рис.9.

ИПВН

U

Фвх

УМ

Фвых

вх Uвых

ПУМ

ДТ

ДН

СГР

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов реферата